El proveedor de la unidad de frenado del convertidor de frecuencia le recuerda que este está equipado con una resistencia dinámica, cuyo principal objetivo es consumir parte de la energía del condensador del bus de CC a través de la resistencia de frenado, evitando así un voltaje excesivo. En teoría, si un condensador almacena mucha energía, puede liberarla para accionar un motor y evitar el desperdicio de energía. Sin embargo, la capacidad de un condensador es limitada, al igual que su tensión de resistencia. Cuando la tensión del condensador del bus alcanza cierto nivel, puede dañar el condensador, e incluso el IGBT. Por lo tanto, es necesario liberar la electricidad a través de una resistencia de frenado de manera oportuna. Esta liberación es una pérdida de tiempo y una solución inevitable.
El condensador de bus es una zona de amortiguación que puede contener energía limitada
Tras rectificar toda la alimentación trifásica de CA y conectarla a los condensadores, la tensión normal del bus a plena carga es de aproximadamente 1,35 veces (380 x 1,35 = 513 voltios). Esta tensión fluctúa naturalmente en tiempo real, pero el mínimo no puede ser inferior a 480 voltios; de lo contrario, se activará la alarma de subtensión. Los condensadores del bus suelen estar compuestos por dos conjuntos de condensadores electrolíticos de 450 V conectados en serie, con una tensión no disruptiva teórica de 900 V. Si la tensión del bus supera este valor, el condensador explotará directamente, por lo que la tensión del bus no puede alcanzar los 900 V en ningún caso.
De hecho, la tensión no disruptiva de un IGBT con una entrada trifásica de 380 voltios es de 1200 voltios, lo que a menudo requiere operar con una tensión de 800 voltios. Si la tensión aumenta, se producirá un problema de inercia; es decir, si se activa inmediatamente la resistencia de frenado, la tensión del bus no disminuirá rápidamente. Por lo tanto, muchos convertidores de frecuencia están diseñados para comenzar a funcionar alrededor de 700 voltios a través de la unidad de frenado para reducir la tensión del bus y evitar una mayor carga ascendente.
Por lo tanto, la clave del diseño de resistencias de frenado reside en considerar la resistencia de tensión de los condensadores y los módulos IGBT para evitar que estos dos importantes componentes se dañen por la alta tensión del bus. Si estos dos tipos de componentes se dañan, el convertidor de frecuencia no funcionará correctamente.
El estacionamiento rápido requiere una resistencia de frenado, y la aceleración instantánea también la requiere.
El aumento de la tensión del bus del convertidor de frecuencia suele deberse a que este activa el frenado electrónico del motor, lo que permite que el IGBT siga una secuencia de conducción específica, aprovechando la alta corriente de inductancia del motor, que no puede cambiar repentinamente, y generando instantáneamente una alta tensión para cargar el condensador del bus. En este momento, el motor se ralentiza rápidamente. Si la resistencia de frenado no consume la energía del bus a tiempo, la tensión del bus seguirá aumentando, lo que pone en riesgo la seguridad del convertidor de frecuencia.
Si la carga no es muy pesada y no se requiere una parada rápida, no es necesario usar una resistencia de frenado. Incluso si se instala una, la tensión de umbral de trabajo de la unidad de frenado no se activará y la resistencia no se activará.
Además de la necesidad de aumentar la resistencia de frenado y la unidad de frenado para un frenado rápido en situaciones de desaceleración con carga pesada, si se cumplen los requisitos de carga pesada y un tiempo de arranque muy rápido, la unidad de frenado y la resistencia de frenado también deben coordinarse para el arranque. Anteriormente, intenté usar un convertidor de frecuencia para accionar una prensa punzonadora especial, cuyo tiempo de aceleración se diseñó en 0,1 segundos. En este caso, al arrancar a plena carga, aunque la carga no sea muy pesada, debido a un tiempo de aceleración demasiado corto, la fluctuación de la tensión del bus es muy severa, pudiendo producirse sobretensión o sobrecorriente. Posteriormente, se añadió una unidad de frenado externa y una resistencia de frenado, lo que permitió que el convertidor de frecuencia funcionara con normalidad. En el análisis, esto se debe a que el tiempo de arranque es demasiado corto, y la tensión del condensador del bus se vacía instantáneamente. El rectificador carga instantáneamente una gran corriente, provocando un aumento repentino de la tensión del bus. Esto provoca fuertes fluctuaciones de tensión en el bus, que pueden superar los 700 voltios en un instante. Con la adición de una resistencia de frenado, este alto voltaje fluctuante se puede eliminar de manera oportuna, permitiendo que el convertidor de frecuencia funcione normalmente.
También existe una situación especial en el control vectorial, donde las direcciones de par y velocidad del motor son opuestas, o cuando se trabaja a velocidad cero con un par de salida del 100 %. Por ejemplo, cuando una grúa deja caer un objeto pesado y se detiene en el aire, o al rebobinar, se requiere control de par. El motor debe funcionar en modo generador, y la corriente continua se cargará de vuelta al condensador del bus. A través de la resistencia de frenado, esta energía se puede consumir de forma oportuna para mantener el equilibrio y la estabilidad de la tensión del bus.
Muchos convertidores de frecuencia pequeños, como los de 3,7 kW, a menudo tienen unidades de frenado y resistencias de frenado incorporadas, probablemente debido a la consideración de reducir el condensador del bus, mientras que las resistencias y las unidades de frenado de baja potencia no son tan caras.